Презентация по физике на тему "Ядерный реактор. АЭС". Ядерный реактор Проект на тему ядерный реактор

Cлайд 1

Урок физики в 9 классе по теме ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Учитель: Серова Виктория Валерьевна, ГОУ СОШ №2009

Cлайд 2

ПОВТОРЕНИЕ 1. Механизм деления ядер урана. 2. Расскажите о механизме протекания цепной ядерной реакции. 3. Приведите пример ядерной реакции деления ядра урана. 4. Что называется критической массой? 5. Как идет цепная реакция в уране, если его масса меньше критической, больше критической?

Cлайд 3

ПОВТОРЕНИЕ 6. Чему равна критическая масса урана 295, можно ли уменьшить критическую массу? 7. Какими способами можно изменить ход цепной ядерной реакции? 8. С какой целью замедляют быстрые нейтроны? 9. Какие вещества используют в качестве замедлителей? 10. За счет каких факторов можно увеличить число свободных нейтронов в куске урана, обеспечив тем самым возможность протекания в нем реакции?

Cлайд 4

Первые ядерные реакторы Впервые цепная ядерная реакция урана была осуществлена в США коллективом ученых под руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.

Cлайд 5

Первые ядерные реакторы В нашей стране первый ядерный реактор был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом физиков, который возглавлял ученый Игорь Васильевич Курчатов

Cлайд 6

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

Cлайд 7

Основные элементы ядерного реактора: ядерное горючее(уран 235, уран 238, плутоний 239); замедлитель нейтронов (тяжелая вода, графит и др.); теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.); Регулирующие стержни (бор, кадмий) - сильно поглощающие нейтроны Защитная оболочка, задерживающая излучения (бетон с железным наполнителем).

Cлайд 8

Cлайд 9

Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции.

Cлайд 10

Реактор на медленных нейтронах Наиболее эффективное деление ядер урана-235 происходит под действием медленных нейтронов. Такие реакторы называются реакторами на медленных нейтронах. Вторичные нейтроны, образующиеся в результате реакции деления, являются быстрыми. Для того чтобы их последующее взаимодействие с ядрами урана-235 в цепной реакции было наиболее эффективно, их замедляют, вводя в активную зону замедлитель - вещество, уменьшающее кинетическую энергию нейтронов.

Cлайд 11

Реакторы на быстрых нейтронах Такие реакторы не могут работать на естественном уране. Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее 15% изотопа урана. Преимущество: при их работе образуется значительное количество плутония, который затем можно использовать в качестве ядерного топлива.

Cлайд 12

Виды реакторов гомогенные: активная зона представляет жидкую, твердую или газообразную однородную смесь ядерного топлива, теплоносителя и замедлителя. Гетерогенные: топливо в виде блоков размещено в замедлителе, т.е. топливо и замедлитель пространственно разделены

Cлайд 13

Преобразование энергии внутренняя энергия ядер урана кинетическая энергия нейтронов и осколков ядер внутренняя энергия воды внутренняя энергия пара кинетическая энергия пара кинетическая энергия ротора турбины и ротора генератора электрическая энергия

Cлайд 14

Использование ядерных реакторов В зависимости от назначения ядерные реакторы бывают энергетические, конверторы и размножители, исследовательские и многоцелевые, транспортные и промышленные.

Cлайд 15

Экологические катастрофы на АЭС 1957 г- авария в Великобритании 1966 г – частичное расплавление активной зоны после выхода из строя охлаждения реактора неподалеку от Детройта. 1971 г – много загрязненной воды ушло в реку США 1979 – крупнейшая авария в США 1982 г - выброс радиоактивного пара в атмосферу 1983 – страшная авария в Канаде (20 минут вытекала радиоактивная вода – по тонне в минуту) 1986 – авария в Великобритании 1986 г – авария в Германии 1986 г – Чернобыльская АЭС 1988 г – пожар на АЭС в Японии

Cлайд 16

Вопросы на закрепление 1. Что называют ядерным реактором? 2. Что является ядерным горючим в реакторе? 3. Какое вещество служит замедлителем нейтронов в ядерном реакторе? 4. Каково назначение замедлителя нейтронов? 5. Для чего нужны регулирующие стержни? Как ими пользуются? 6. Что используется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах? 7. Для чего нужно, чтобы масса каждого уранового стержня была меньше критической массы?

Cлайд 17

ТЕСТ 1. Какие частицы участвуют в делении ядер урана? А. протоны; Б. нейтроны; В. электроны; Г. ядра гелия.

Cлайд 18

2. Какая масса урана является критической? А. наибольшая, при которой возможно протекание цепной реакции; Б. любая масса; В. наименьшая, при которой возможно протекание цепной реакции; Г. масса, при которой реакция прекратится.

Cлайд 19

3. Чему приблизительно равна критическая масса урана 235? А. 9 кг; Б. 20 кг; В. 50 кг; Г. 90 кг.

Cлайд 20

4. Какие вещества из перечисленных ниже могут быть использованы в ядерных реакторах в качестве замедлителей нейтронов? А. графит; Б. кадмий; В. тяжёлая вода; Г. бор.

Cлайд 21

5. Для протекания цепной ядерной реакции на АЭС нужно, чтобы коэффициент размножения нейтронов был: А. равен 1; Б. больше 1; В. меньше 1.

Cлайд 22

6. Регулирование скорости деления ядер тяжелых атомов в ядерных реакторах осуществляется: А. за счет поглощения нейтронов при опускании стержней с поглотителем; Б. за счет увеличения теплоотвода при увеличении скорости теплоносителя; В. за счет увеличения отпуска электроэнергии потребителям; Г. за счет уменьшения массы ядерного топлива в активной зон при вынимании стержней с топливом.

Ядерным (или атомным) реактором называется устройство, в
котором осуществляется и поддерживается управляемая
цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.
реактор на медленных нейтронах:
(обогащают природный уран, т.е.
доводят в нём содержание 235
92 U
до 5%).
В природном уране содержится
0,7% 235U .
92
реактор на быстрых
нейтронах:
(в обогащённом природном уране
содержится 15% 235
).
92 U
Типы ядерных реакторов

Первые ядерные реакторы

Впервые цепная ядерная реакция урана была
осуществлена в США коллективом ученых под
руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.
Энрико Ферми
(1901-1954)
Игорь Васильевич
Курчатов
(1903-1960)
В нашей стране первый ядерный реактор
был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом
физиков, который возглавлял ученый Игорь
Васильевич Курчатов (1903-1960).

Схема процессов в ядерном реакторе:

Основные элементы ядерного реактора:

1) ядерное горючее (235
92 U ,
Pu , U и др.);
2) замедлитель нейтронов
(тяжелая или обычная вода,
графит и др.);
3) теплоноситель для
вывода энергии,
образующейся при работе
реактора (вода, жидкий
натрий и др.);
4) Устройство для регулирования скорости реакции
(вводимые в рабочее
пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор – вещества,
которые хорошо поглощают нейтроны).
Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей γизлучение и нейтроны. Оболочку выполняют из бетона с железным
наполнителем.
239
94
238
92

Критическая масса.

Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой
может протекать цепная ядерная реакция.
При малых размерах велика утечка нейтронов через поверхность активной
зоны реактора (объем, в которой располагаются стержни с ураном).
С увеличением размеров системы число ядер, участвующих в делении,
растет пропорционально объему, а число нейтронов, теряемых вследствие
утечки, увеличивается пропорционально площади поверхности.
Увеличивая систему, можно достичь значений коэффициента
размножения k=1. Система будет иметь критические размеры, если число
нейтронов, потерянных вследствие захвата и утечки, равно числу нейтронов,
полученных в процессе деления.
Критические размеры (критическая масса) определяются:
1) типом ядерного горючего;
2) замедлителем;
3) конструктивными особенностями реактора.

Управление реактором осуществляется при
помощи стержней, содержащих кадмий или бор.
При выдвинутых из
активной зоны реактора
стержнях k>1.
При полностью
вдвинутых стержнях k<1.
Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в
любой момент времени приостановить развитие
цепной реакции.

Ядерные реакторы делятся на несколько типов:

в зависимости от средней энергии спектра нейтронов ректоры делятся на:
быстрые,
промежуточные
тепловые;
по конструктивным особенностям активной зоны реакторы делятся на:
корпусные
канальные;
по типу теплоносителя на:
водяные
тяжеловодные,
натриевые;
по типу замедлителя на:
водяные,
графитовые,
тяжеловодные и др.

Классификация реакторов в зависимости от назначения:

Энергетиче
ские
Конверторы
Размножители
Исследовате
льские
Многоцелев
ые
Транспортные и
промышленные
Использую
тся для
выработки
электроэне
ргии
Для
производства
вторичного
ядерного
топлива из
природного
урана и тория
Осуществляет
ся
расширенное
воспроизводс
тво ядерного
топлива:
получается
больше чем
было
затрачено.
Для
исследований
взаимодей
ствия
нейтронов с
веществом,
производства
изотопов,
биологических
исследований.
Служащие
для
нескольких
целей.
Атомные
подводные
лодки и
ледоколы,
теплоэлектроце
нтрали (ТЭЦ),
станции
теплоснабжения
(АЭС).

Использование ядерных реакторов:

на АЭС;
на атомных ледоколах;
на атомных подводных лодках;
при работе ядерных ракетных двигателей
(в частности на АМС).

Для энергетических целей применяются реакторы следующих типов:

водоводяные реакторы с
некипящей или кипящей водой
под давлением;
уран-графитовые реакторы с
кипящей водой или охлаждаемые
углекислым газом;
тяжеловодные канальные
реакторы и др.

Первая в мире АЭС
мощностью 5 МВт
была пущена в СССР
27 июня 1954 года в
городе Обнинске.
в
настоящее время мощность
крупнейших многоблочных АЭС
составляет свыше 9 ГВт.

Преимущества АЭС перед другими видами электростанций:

1 преимущество:
для работы АЭС требуется
небольшое количество
топлива
2 преимущество:
экологическая чистота по
сравнению с ТЭС и ГЭС.

Проблемы, связанные с работой ядерных реакторов.

1 проблема:
→ возможность аварий:
Ι.
1979 год - авария на АЭС в Три-Майл-Айленде (США).
ΙΙ. 26 апреля 1986 года - авария на третьем энергоблоке
Чернобыльской АЭС
2 проблема
→ обезвреживание
радиоактивных
отходов:
3 проблема
→ содействие распространению
ядерного оружия.

Используемая литература

Учебники физики: 9кл А.В.Перышкин
Е.М.Гутник, 11кл Г.Я.Мякишев Б.Б.Буховцев
В.М.Чаругин.
Журнал «Физика в школе» №2 1997г, №2
1999г, №2 2003г.
Интернет ресурсы.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Ядерный реактор

Ядерный реактор - устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии.

Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Энрико Ферми. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде 5 сентября 1945 года.

В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря 1946 года в Москве под руководством Курчатова. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов.

Устройство В ядерном реакторе происходит управляемая ядерная реакция. Как топливо используют в основном уран-235. Так как в природном уране изотопа уран-235 недостаточно, то его обогащают до 5%. Из обогащенного урана изготавливают топливные урановые стержни. Уран-235 делится эффективно под действием медленных нейтронов. При ядерной реакции образуются в основном быстрые нейтроны, поэтому их необходимо замедлять. Для этого используют чаще всего воду. Итак, в рабочей зоне реактора находятся стержни обогащенного урана и вода. Рабочая зона окружена отражателем, который отражает разлетающиеся нейтроны и защитной бетонной оболочкой, которая задерживает все частицы, образующиеся в результате деления.

Управление В рабочую зону вводят специальные замедляющие стержни, которые могут очень эффективно поглощать нейтроны. Глубиной погружения этих стержней регулируют интенсивность реакции. Когда замедляющие стержни погружены полностью, реакция идти не может. Это делается с целью безопасности, чтобы держать реакцию под контролем. В результате деления ядер урана образуются осколки ядер и нейтроны, разлетающиеся с огромной скоростью. Они взаимодействуют с молекулами воды и замедляются. При этом вода нагревается.

Замедлившись, нейтроны попадают в новые ядра урана и продолжают реакцию деления. Горячая вода из рабочей зоны поднимается по контуру и проходит через теплообменник, в котором находится змеевик второго контура. Вода в змеевике нагревается от горячей воды из первого контура. Превращаясь в пар, вода из второго контура вращает турбину, которая соединена с ротором генератора электрического тока. В результате вращения ротора появляется электрический ток в объединенном с ним статоре. На случай различных аварийных ситуаций в каждом реакторе предусмотрено экстренное прекращение цепной реакции, осуществляемое сбрасыванием в активную зону всех поглощающих стержней - система аварийной защиты.

Подписи к слайдам:

ТЕМА: ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР. АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА.

Роль ядерного реактора в получении электрической энергии

Ядерный реактор - это установка, в которой осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер.

Рассмотрим процесс, происходящий в ядерном реакторе: Реакция деления ядра урана (ядерное топливо: уран-235 , плутоний -239)

Определим основные элементы ядерного реактора Оболочка не пропускающая радиоактивное излучение Вещество, поглощающее нейтроны Система отведение тепла Ядерное горючее

Рассмотрим устройство и принцип работы ядерного реактора

Оболочка не пропускающая радиоактивное излучение Ядерное горючее Вещество поглощающее нейтроны Система отведения тепла

плутоний индий родий

родий индий плутоний ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССОВОГО ЧИСЛА

уран криптон барий стронций теллур ксенон цирконий

протонов – нейтронов – СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА протонов – нейтронов – 36 36 91-36=55 83-36=47

НЕОБХОДИМОСТЬ ЗАХОРОНЕНИЯ ЯДЕРНЫХ ОТХОДОВ

ПРЕИМУЩЕСТВА АЭС независимость от источников топлива ядерные реакторы не потребляют кислород ядерные реакторы не потребляют органическое топливо не загрязняют окружающую среду золой и вредными для человека продуктами органического топлива биосфера надежно защищена от радиоактивного воздействия при нормальном режиме эксплуатации АЭС.

НЕДОСТАТКИ АЭС необходимость захоронения радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок реакторов опасность радиоактивного заражения местности при аварийных выбросах опасность экологических катастроф ((1986 г. - Чернобыльская АЭС; 2011г. – Фукусима)

Надо ли продолжать развивать атомную энергетику в нашей стране, или необходимо направить все силы на развитие альтернативной энергетики?

ПРОТИВ И ЗА

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Тест в формате презентации поможет учителю быстро оценить знания всего класса учащихся 11-ых классов по теме "Ядерный реактор". Использовать тест можно как во время урока объяснения нового материала в...